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現(xiàn)今全球制造工廠都由工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)(iIoT)、大數(shù)據(jù)分析、虛實(shí)整合系統(tǒng)(CPS)、人機(jī)協(xié)同作業(yè)來實(shí)現(xiàn)智能化，以靈活調(diào)整產(chǎn)能規(guī)劃、上下游供應(yīng)配送、實(shí)時(shí)逆向追蹤生產(chǎn)進(jìn)度，強(qiáng)化大量客制化生產(chǎn)能量；臺(tái)灣則透過生產(chǎn)力4.0計(jì)劃，助制造業(yè)打造智能工廠。
繼德國(guó)工業(yè)4.0、美國(guó)AMP等計(jì)劃之后，臺(tái)灣在2015年期間拍板定案，決意全力推動(dòng)「生產(chǎn)力4.0發(fā)展方案」，然而此舉絕非跟流行，實(shí)有不得不然的迫切性。事實(shí)上，綜觀全球各國(guó)，不只是德、美，放眼日本、南韓、大陸等其他國(guó)家，亦有蘊(yùn)含類似推動(dòng)目標(biāo)的計(jì)劃，足見各國(guó)全都面臨市場(chǎng)快速變化、制造版圖重新洗牌、全球生產(chǎn)要素資源有限等多重艱巨挑戰(zhàn)，故而期望帶動(dòng)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)。
臺(tái)灣推動(dòng)制造業(yè)升級(jí)的急迫性，更甚于上列多個(gè)經(jīng)濟(jì)體，只因?yàn)榕_(tái)灣面臨開發(fā)中國(guó)家、歐美先進(jìn)大廠前后包抄擠壓——開發(fā)中國(guó)家搶占臺(tái)灣以往擅長(zhǎng)的量產(chǎn)市場(chǎng)、歐洲先進(jìn)大廠搶占中階市場(chǎng)——導(dǎo)致既有優(yōu)勢(shì)與光環(huán)已然出現(xiàn)褪色，再加上與前述各國(guó)相同，皆面對(duì)人均產(chǎn)值成長(zhǎng)趨緩、勞動(dòng)人力不足、營(yíng)運(yùn)模式待轉(zhuǎn)型等嚴(yán)峻課題，因此急需透過生產(chǎn)力4.0計(jì)劃的實(shí)施，協(xié)助制造業(yè)導(dǎo)入智能型技術(shù)應(yīng)用，藉以提升生產(chǎn)效能，進(jìn)一步化解缺工危機(jī)，終至實(shí)現(xiàn)「擴(kuò)大市場(chǎng)內(nèi)需，創(chuàng)造外銷契機(jī)」之長(zhǎng)遠(yuǎn)目標(biāo)。
落實(shí)生產(chǎn)力4.0，需借重IIoT與智動(dòng)化
與此同時(shí)，經(jīng)濟(jì)部工業(yè)局也設(shè)立了生產(chǎn)力4.0推動(dòng)辦公室，以智慧自動(dòng)化為基礎(chǔ)，運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)、智能機(jī)器人及大數(shù)據(jù)等技術(shù)，佐以精實(shí)生產(chǎn)管理模式，引導(dǎo)臺(tái)灣產(chǎn)業(yè)生態(tài)轉(zhuǎn)型，推動(dòng)智能制造及智能服務(wù)之聯(lián)網(wǎng)服務(wù)制造系統(tǒng)，以達(dá)成生產(chǎn)力4.0愿景與目標(biāo)，宣示推動(dòng)臺(tái)灣制造業(yè)成為「亞太優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)力典范」，逐步提升制造業(yè)人均生產(chǎn)總額。換言之，舉凡「工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)」(IIoT)、「工廠智動(dòng)化」，都可謂生產(chǎn)力4.0智能制造的關(guān)鍵元素。
為何對(duì)于所有制造企業(yè)而言，推動(dòng)智慧工廠是如此重要之事？只因?yàn)檎雇窈螅蛑圃鞓I(yè)將逐步朝向五大趨勢(shì)發(fā)展，首先是在生產(chǎn)模式方面，出現(xiàn)「單一工廠產(chǎn)能縮減化」現(xiàn)象，以往代工廠自動(dòng)化導(dǎo)入程度低，屬于勞力密集型態(tài)，故需在低薪地區(qū)擴(kuò)大單一工廠產(chǎn)能，滿足經(jīng)濟(jì)規(guī)模之要求，惟一旦發(fā)展智慧工廠，將有效減少直接人力需求，致使單一生產(chǎn)據(jù)點(diǎn)產(chǎn)能逐漸縮小，連帶改變?nèi)肆ε渲谩?br /> 其次在供應(yīng)模式方面，出現(xiàn)「供應(yīng)鏈管理彈性且透明化」現(xiàn)象，藉由智慧工廠可有效掌握廠內(nèi)庫存與生產(chǎn)進(jìn)度，并帶動(dòng)供應(yīng)鏈上下游之深度鏈結(jié)，使供貨訊息更加實(shí)時(shí)與透明；此外，下游客戶透過系統(tǒng)便可決定訂單價(jià)與量、交易方式及下單對(duì)象，也提高臨時(shí)加(抽)單之彈性。
第三在聚落模式部份，形成「產(chǎn)業(yè)聚落分散化」新趨向。藉由導(dǎo)入機(jī)器手臂與機(jī)器視覺，除可簡(jiǎn)單工序取代人力外，更可應(yīng)用在更多任務(wù)序之生產(chǎn)流程；更重要的，導(dǎo)入機(jī)器人將使直接勞力成本占制造成本比重下滑，生產(chǎn)區(qū)位選擇將更趨向多元化，產(chǎn)業(yè)聚落模式將從「集中式」轉(zhuǎn)換為「分布式」，間接影響產(chǎn)業(yè)價(jià)值活動(dòng)的移動(dòng)。
再者在管理模式部份，凸顯「運(yùn)籌管理重要性增加」。受到智慧工廠逐步導(dǎo)入之影響，將使得傳統(tǒng)「一地生產(chǎn)、全球消費(fèi)」的管理模式，為「在地生產(chǎn)、在地消費(fèi)」的區(qū)域化經(jīng)營(yíng)模式所取代；生產(chǎn)模式由集中轉(zhuǎn)向分散，且可利用云端數(shù)據(jù)中心將將生產(chǎn)數(shù)據(jù)分享至各地，因而凸顯一個(gè)事實(shí)，意即掌握原料、半成品、制成品及物流配送的運(yùn)籌管理，無疑至為重要。
最后在商業(yè)模式方面，出現(xiàn)「品牌廠商議價(jià)力提高」現(xiàn)象，藉由縮短產(chǎn)品推向市場(chǎng)的時(shí)程、可有效掌控實(shí)際生產(chǎn)進(jìn)度與庫存、可臨時(shí)因應(yīng)插單或抽單，且可滿足少量多樣化客制生產(chǎn)需求，有利于品牌商強(qiáng)化與市場(chǎng)需求之間的落差，從而提升議價(jià)能力。
物聯(lián)網(wǎng)+機(jī)器人+大數(shù)據(jù)，為先進(jìn)制造核心內(nèi)涵
總體而言，環(huán)顧生產(chǎn)力4.0推動(dòng)架構(gòu)，具有3個(gè)推動(dòng)重點(diǎn)，依序是堪稱生產(chǎn)力4.0核心的「設(shè)備智動(dòng)化」，前已述及的「工廠智能化」，終至實(shí)現(xiàn)「系統(tǒng)虛實(shí)化」，此外也有3個(gè)推動(dòng)內(nèi)涵，包括物聯(lián)網(wǎng)(IoT)、智慧機(jī)器人(IR)、大數(shù)據(jù)(BigData)，也就是利用這3個(gè)內(nèi)涵，以進(jìn)行先進(jìn)制造與服務(wù)。
就其中的智慧機(jī)器人而論，尤其在智慧工廠形成要素中占有關(guān)鍵地位，且未來應(yīng)用潛力極大，包括機(jī)器視覺可取代人眼判讀，進(jìn)而提升整體生產(chǎn)良率；結(jié)合機(jī)器手臂可有效完成高重復(fù)性、需要人手拾取的工序；結(jié)合穿戴式裝置，可輔助業(yè)者完成檢修、故障排除、操作訓(xùn)練等必要工作，消弭人為操作疏失的風(fēng)險(xiǎn)。
以高階航天零組件制造業(yè)為例，以往多面臨零組件孔位精度不足、焊/鉚接位置偏移、檢測(cè)良率不高等棘手難題，可藉助導(dǎo)入智能機(jī)器人，發(fā)展動(dòng)態(tài)感測(cè)與控制、雷射對(duì)位檢測(cè)等技術(shù)，快速改善上述問題。緊接著藉由物聯(lián)網(wǎng)整合工廠端、倉(cāng)儲(chǔ)端與客戶端，以便于針對(duì)從零組件生產(chǎn)工廠出貨到下單客戶之中每一道環(huán)節(jié)，實(shí)施全程管理，繼而坐收客戶零距離、設(shè)備高稼動(dòng)、人員高效率、財(cái)貨高流通等綜效。
至于大數(shù)據(jù)分析，則可協(xié)助該類型制造業(yè)者，精準(zhǔn)掌握生產(chǎn)數(shù)據(jù)，仿真出優(yōu)化制程路徑，亦可藉此進(jìn)行應(yīng)用動(dòng)力學(xué)套件加工策略、NC程序設(shè)計(jì)，從而開發(fā)最佳技術(shù)，以期快速響應(yīng)客戶需求，順勢(shì)提供完整服務(wù)方案。
前述內(nèi)容，對(duì)于臺(tái)灣工具機(jī)產(chǎn)業(yè)著實(shí)重要。臺(tái)灣是全球第四大工具機(jī)出口國(guó)，惟礙于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、剛性與精度亟待加強(qiáng)，所以始終無緣將產(chǎn)品品級(jí)提升至高階市場(chǎng)層次，連帶抑制了單機(jī)的價(jià)值。
工具機(jī)產(chǎn)業(yè)升級(jí)，可望挺進(jìn)航空業(yè)商機(jī)沃土
只要藉助物聯(lián)網(wǎng)、智能機(jī)器人與大數(shù)據(jù)分析等三大內(nèi)涵，便可依序注入虛擬化控制技術(shù)、結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)、高準(zhǔn)確性物性分析，以及虛擬切削模擬技術(shù)等嶄新能量，有助于將原本歷時(shí)1個(gè)月的機(jī)臺(tái)設(shè)計(jì)開發(fā)時(shí)程，縮減六成而至12天左右，亦可將原先需時(shí)3天的產(chǎn)品試制時(shí)間，急速縮短為短短1天。
除此之外，經(jīng)由結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，可望使得既有機(jī)臺(tái)門型結(jié)構(gòu)因而減重三成，連帶致使每座機(jī)臺(tái)的材料與運(yùn)輸成本，節(jié)省約新臺(tái)幣百余萬元之多，另拜在線偵測(cè)、大數(shù)據(jù)分析等技術(shù)所賜，也利于業(yè)者推估最佳的機(jī)臺(tái)產(chǎn)能利用率，選定最佳機(jī)臺(tái)維修時(shí)間，進(jìn)而提升至少一成以上產(chǎn)能，可謂一舉數(shù)得。
更重要的，隨著工具機(jī)業(yè)者功力大躍進(jìn)，運(yùn)用虛擬工具機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)而提升先進(jìn)制造實(shí)力，也意謂其終于有機(jī)會(huì)切入附加價(jià)值更高的航空市場(chǎng)商機(jī)，讓自己成功轉(zhuǎn)型為高階航天零組件制造商。
而這股設(shè)備智動(dòng)化、工廠智能化的風(fēng)潮，亦已吹向過往自動(dòng)化程度并不高的產(chǎn)業(yè)，例如民生用紙，與工業(yè)計(jì)算機(jī)、機(jī)器人等廠商結(jié)盟推動(dòng)智能化，針對(duì)程序繁瑣的濕紙巾后端貼蓋作業(yè)，部署Delta機(jī)器人以取代早先多達(dá)8名的作業(yè)人力，并藉由EtherCAT主站居中協(xié)同PLC控制系統(tǒng)、感測(cè)裝置、傳送帶系統(tǒng)、噴膠機(jī)、貼標(biāo)機(jī)等一干設(shè)備，有效帶動(dòng)每秒鐘濕紙巾產(chǎn)量驟增，稱得上是生產(chǎn)力4.0典范案例之一。
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